AdvancedScience胰岛素

南开大学杨志谋等人在AdvancedScience上发表题为“AnInsulin-InspiredSupramolecularHydrogelforPreventionofType1Diabetes”的研究论文，介绍了一种胰岛素启发的超分子肽水凝胶，具有作为抗原库和免疫佐剂的功能，可用于预防Ⅰ型糖尿病。

超分子肽水凝胶在疫苗开发中表现出很大的潜力，这主要是因为它具有作为抗原库和免疫佐剂的功能。Nap-GdFdFdY是一种四肽水凝胶，先前有报道其显示出作为佐剂的作用，无意中发现它含有胰岛素、胰岛素原和谷氨酸脱羧酶的保守肽序列，这是自身免疫性1型糖尿病(T1D)的3个主要自身抗原。目前，尽管临床上采用了胰岛素替代治疗，但T1D仍然是一个主要的健康威胁，发病率迅速上升，特别是在儿童和年轻人中，抗原特异性免疫耐受诱导被认为是一种可行的方法，可以在早期预防或延迟T1D进展。本研究中，注射Nap-GdFdFdY可完全保护非肥胖糖尿病(NOD)小鼠从T1D发育至36周龄。同时还观察到，Nap-GdFdFdY能较好地维持胰岛形态，使免疫细胞浸润最小化。这种有益作用主要是通过促进外周血T调节细胞(Treg)数量的增加，表现为脾脏Treg百分比的增加，功能的增强，表现为循环TGF-1水平的维持。血清细胞因子芯片数据进一步表明，Nap-GdFdFdY对NOD小鼠全身炎症反应具有缓冲作用。因此，Nap-GdFdFdY的多功能性、适用性和优异的疗效，被认为是治疗T1D的一种新型干预手段。

图1Nap-GdFdFdY水凝胶的胰岛素模拟特性

糖尿病是一种以内源性胰岛素缺乏和持续高血糖为特征的慢性全身性疾病。1型糖尿病(T1D)是糖尿病的一种亚型，是由自身免疫攻击自身胰岛素产生细胞引起的。T1D占所有糖尿病病例的10%，其发病率每年以2.3%的速度上升虽然任何年龄的人都可以观察到T1D的发病，近50%的病例诊断为成人，但年龄在15岁以下的儿童是T1D发病增加最多的主要人群由于T1D发病较早且流行广泛，它是各种健康问题的主要原因，包括心血管疾病、肾衰竭、感染、下肢截肢和失明。

图2Nap-GdFdFdY水凝胶对NOD小鼠T1D进展及糖耐量的影响

尽管进行了广泛的研究，但有效逆转糖尿病的治疗方法仍然难以捉摸。抗原特异性免疫耐受诱导已被提出作为一种可能的选择，以改善自身免疫性疾病的症状，如过敏，血脑屏障多发性硬化，血脑屏障和T1D.血脑屏障但对于T1D，用胰岛素、胰岛素原、谷氨酸脱羧酶(GAD)等单一自身抗原接种其临床疗效不佳。为了提高效价和特异性，免疫优势肽被用于诱导免疫耐受，尽管肽通常较短的循环寿命使其在提供免疫保护方面缺乏有效性。因此，生物材料等方法，例如工程化的peptide-MHC(pMHC)纳米医药,水凝胶肽抗原/微粒递送系统的使用，克服了体内的蛋白质/多肽药物引发的过敏症和力量缺乏。此外，特别是对于T1D，有报道称在完全发病的T1D患者中经常发现两种以上的自身抗原，这意味着该疾病的病因更为复杂。

图3Nap-GdFdFdY水凝胶对胰岛形态及免疫细胞浸润的影响

超分子肽基纳米材料的生物医学应用已经得到了广泛的报道，以前是在药物传递领域，最近是在免疫调节领域。研究人员之前设计了基于四肽Glyd-Phed-Phed-Tyrd(GdFdFdY)的超分子水凝胶，并报道了其对T淋巴细胞的刺激作用，用于癌症疫苗的开发。更重要的是，在研究人员努力阐明这些水凝胶在免疫调节中的潜在作用机制时，研究人员无意中发现T1D自身抗原胰岛素原、胰岛素和GAD在小鼠和人类中都共享GFFY或GFWY的肽序列。此外，研究表明GFFY在胰岛素储存(稳定胰岛素六聚体)和胰岛素作用(提供胰岛素单体解离的结构活性和胰岛素受体活性)方面都是至关重要的。DiMeglio等人最近报道，具有单一自身抗体的个体通常不会发展为自身免疫性糖尿病，而存在超过2种自身抗体的患者有84%的机会发展为T1D。因此，考虑到基于GFFY的水凝胶可能模拟多种主要的T1D自身抗原，以及它们的体内免疫调节潜能，研究人员研究了Nap-GdFdFdY对诱导抗原特异性免疫耐受对抗自身免疫性糖尿病进展的影响。

图4Nap-GdFdFdY水凝胶对脾脏Treg细胞数量及循环TGF-β-1的影响

图5Nap-GdFdFdY水凝胶对循环细胞因子表达的影响

图6Nap-GdFdFdY水凝胶对高血糖NOD小鼠的影响

图7Nap-GdFdFdY水凝胶对高血糖NOD小鼠胰岛形态及免疫细胞浸润的影响

结论：近5年来，超分子肽水凝胶作为提高抗原呈递效果的免疫佐剂被广泛研究。通过使用肽水凝胶，作为抗原库和免疫佐剂，它消除了可能的蛋白诱导的体内超敏反应和额外佐剂的需要，研究人员之前报道过Nap-GdFdFdY对卵泡诱导的免疫应答的中度佐剂影响。由于肽序列GFFY在自身免疫性糖尿病的多种自身抗原中是保守的，研究人员现在已经评估了它在NOD小鼠中预防T1D发病的潜在作用。值得注意的是，目前大多数的降糖干预方法主要针对已经高血糖的人。为了实现最广泛的覆盖范围和影响，针对高危个人的预防应尽早开始。因此，研究人员通过在3周龄高血糖发作之前治疗NOD小鼠，研究了早期给药Nap-GdFdFdY对T1D进展的可能作用，还评估了Nap-GdFdFdY对高血糖小鼠的治疗潜力。研究人员观察到Nap-GdFdFdY对T1D发病的完全预防作用一直持续到36周龄，明显优于非胶质形成的Ac-GdFdFdY和常规氢氧化铝与自我抗原(Ins29-23)组合(明胶+Ins29-23组)。Nap-GdFdFdY处理组胰岛细胞磨损、脱分化、免疫细胞浸润明显减轻，增强外周血Tregs细胞增殖和功能，维持循环细胞因子平衡。总结一下，研究人员的数据证明了由胰岛素激发的Nap-GdFdFdY超分子水凝胶通过其对外周Tregs的促进作用和其重置系统免疫张力的能力诱导免疫耐受。Nap-GdFdFdY的预防作用也暗示了在T1D发病的早期阶段实施基于水凝胶的免疫调节的可能性，这证明了它对全球对抗糖尿病的努力具有广泛和更有影响力的贡献。

启发：模式识别受体(PRRs)的发现为新型佐剂尤其是分子佐剂的开发带来了新的思路。分子佐剂是指那些能非特异性改变或增强机体对抗原特异性免疫应答的各种免疫相关分子和本身就具有免疫刺激效应的分子。超分子肽水凝胶在疫苗开发中表现出很大的潜力，这主要是因为它具有作为抗原库和免疫佐剂的功能。本文的Nap-GdFdFdY水凝胶的原始组装单元GFFY在胰岛素储存(稳定胰岛素六聚体)和胰岛素作用(提供胰岛素单体解离的结构活性和胰岛素受体活性)方面都是至关重要的。该研究为我们提供了一个思路，即细胞表面受体的作用保守序列可以作为佐剂的一个筛选思路。

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